《表1 花岗岩洞段不同掘进参数条件下比能耗》

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《基于掘进能耗的TBM掘进参数优化研究》

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TBM掘进过程中，可以根据现场采集的数据分析各掘进参数之间的关系，图2～图7分别为不同围岩条件下贯入度-掘进推力、贯入度-刀盘扭矩的关系曲线。由图可以看出，贯入度与掘进推力之间呈幂函数关系，贯入度与刀盘扭矩之间呈线性关系，且相关系数较高，说明拟合关系较好。根据关系曲线即可计算出不同贯入度条件下的掘进推力和刀盘扭矩。将贯入度、掘进推力和刀盘扭矩参数代入式（9），即可计算出不同掘进参数对应的比能耗，以花岗岩为例，计算结果如表1所示。不同围岩条件下的贯入度-比能耗关系曲线如图8～图10所示。由图可以看出，随着贯入度的增加，所需的推力的刀盘扭矩均增加，但比能耗随之下降，当贯入度大于5mm时，比能耗下降幅度减小。根据TBM设备性能、围岩稳定性情况及掘进比能耗，可以选择合适的掘进参数，如Ⅱ类花岗岩，受17 in滚刀最大承载力不超过250 k N的限制，则推力应小于37×250 k N=9 250k N，因此，其掘进贯入度应低于10 mm；对于Ⅲ类、Ⅳ类围岩，考虑扰动对围岩稳定性的影响，其贯入度应不大于14 mm和16 mm。